专利名称：用于处理流体样品的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理流体样品的装置以及相关方法。
背景技术：
因为一些原因，可能要对流体样品(例如，临床样品或环境样品)进行分析。目前人们感兴趣的一个领域是开发一种有效识别流体样品(例如，临床样品或环境样品)中的生物物质的方法。这样的方法可能会便于疾病状态的早期诊断，这又会使得能够快速治疗和控制感染，或者这种方法可能会便于环境污染物的识别等。尽管对于这样的样品中的生物物质的有效识别而言，例如通过聚合酶链反应(PCR)来进行的核酸扩增是一种有用的且被广泛使用的方法，然而，在试图将该方法成功发展到用于在例如治疗点疾病诊断的非实验室环境中快速识别个体样品中的物质时就存在一些问题。其中一个关键问题在于在对典型临床样品或环境样品进行核酸扩增之前，该样品本身通常需要净化和/或浓缩。这通过使用试剂的一系列处理步骤来进行，有些试剂是有危险的。然而，核酸扩增仅是样品(尤其是流体样品)扩增处理技术的多种不同可能示例中的一种，其涉及许多同时处理或顺序处理步骤。所述处理步骤本身可能就有很多且各不相同，并且除可能的稀释和浓缩步骤外可能还包括例如化学、光学、电、热、机械、声学、处理、感测或监控的步骤。至今这样的复杂流体处理通常在实验室里进行，在实验室中或是一个一个地人工处理样品，或是通过利用可并行处理多个不同样品的专业机器人设备来处理样品。然而，存在与这些方法有关的一些问题。这些问题包括这些方法缓慢、资源密集、昂贵、有误差、并且存在样品交叉污染。一种可替换的方法是采用传统流体处理系统，这些系统要求流体样品连续流动通过一系列不同腔室，其中每个腔室按顺序用于单个步骤。然而，这样的系统导致样品损耗，在处理小量样品时这是很关键的问题，并且这些过程的自动化需要使用复杂的流体组件及处理算法。因此，存在开发一种改进的装置的需求，从而可采用一系列预定的顺序步骤对流体样品尤其是小量流体样品进行处理，以获得理想的最终产物。这样的装置应当易于适合在非实验室环境中使用，并易于适合由很少或没有受到实验室训练的操作者使用，从而该装置可在流体样品(例如，临床样品或环境样品)的分析之前例如通过核酸扩增对该样品进行处理。这样的装置能确保可快速获得分析结果，可使熟练工作者免于重复工作，并可降低成本。此外，这样的装置应当具有足够的一致性和准确性，从而防止后来测试的失败，并且理想地应当包括可丢弃的构件，以使交叉污染的可能性最小并免去对消毒的要求。现有技术的检索确定了 US 6，374，684，在US 6，374，684中公开了一种流体控制及处理系统，该系统包括多个腔室和可移动的阀体，它们可用于便利根据给定规程对流体样品进行的处理。尽管这为用于处理流体样品的装置的领域提供了发展，然而还留有一些问题。其中一个问题是，为使流体样品按顺序暴露于不同的溶液，有必要转动所述阀体，使其通过若干外部端口依次连接到具有各处理溶液的储存器的样品处理腔室。这样的装置不太适合在非实验室环境中由非熟练的实验室工作者使用，原因之一在于，需要将所述外部端口连接到溶液储存器上，这是不切实际的，且在危险化学制剂的情况下会带来安全风险。 此外，该装置采用单个流体移置腔室来将各处理溶液依次传送给样品，并将任何废弃物清除，这会导致流体移置腔室中的残留物质混合，从而导致感测处理顺序的潜在失败。仍需要对克服上述缺点的用于处理流体样品的装置进行开发。已知采用磁颗粒来处理样品溶液中的目标物质。其中一个示例公开于 W094/18565，在WO 94/18565中公开了一种用于具体结合测定(binding assay)的方法及相关装置。该装置包括在其中进行免疫测定的两个或更多个容器。分析物与固相(例如， 磁颗粒)结合，然后利用移出器(remover)按顺序从一个容器移动到另一个容器。分离反应和任何其它所需反应依次在各容器中进行，最终，与目标分析物结合的颗粒被移动到测量容器中。同样，尽管这在样品处理领域中作出了某些进展，然而，该装置仅适用于简单的样品处理，因此不适用于高度复杂的多步骤处理，例如需要在核酸扩增之前净化和浓缩样品的处理。仍需要对这类装置进行开发。
发明内容
现在已开发了克服上述问题的装置及相关方法。该装置包括⑴平台，其包括(a)适于接收样品的腔室；(b)第二腔室，从样品中萃取的分析物或试剂可被输送到该第二腔室中；以及(c)功能构件，该功能构件被可释放地保持在平台上的适当位置，该功能构件能够被充当采集器，该采集器用于将样品、或包含在样品中的分析物或试剂从一个腔室移动到另一个腔室；(ii)臂，其能够上升和下降并包括可移除地连接到所述功能构件上的部件，从而所述构件可以和该臂一起上升和下降；以及(iii)用于移动所述平台的部件，从而使任何腔室或功能构件相对于所述臂对齐。将样品引入第一腔室中。然后，将所述平台定位成使所述臂位于所述功能构件正上方。使所述臂下降，连接到功能构件上，然后上升。接着，移动平台，从而使所述腔室位于该臂正下方，并且使该臂下降，从而使所述功能构件下降到所述腔室内。同时该功能构件可在原地与所述腔室或在其中容纳的样品相互作用。当相互作用结束时，或者可使所述臂上升、从而将功能构件从腔室移开、移动所述平台、并且该功能构件或者可放置在平台上，或进一步下降、以与平台上的另一构件相互作用。可替换地，所述臂可从功能构件上拆除并且所述平台移动，从而使该功能构件连接到腔室上。可对所述装置进行改变，从而使所述功能构件可与样品相互作用以进行广泛的物理处理。物理处理的示例包括热、声学、光学、声波降解、电处理、感测或监控技术。例如，所述功能构件可以是如上述操作的加热器或声波降解器，并放置在腔室内以使样品经受物理处理。可替换地，所述功能构件可用于将分析物从腔室内的样品中移出。分析物的这种运动可任选地包括固相结合物质，该物质能够与样品中的选定分析物结合从而形成复合物， 然后借助所述功能构件以及所述臂和所述平台的运动可将该复合物从该平台上的一个腔室移出并放置在另一腔室中。此外，所述功能构件可与腔室本身相互作用，例如该功能构件可包括用于刺穿密封件的切割器，可将过滤膜引入腔室内，或者如有需要可仅充当一盖以密封腔室。所述装置还可适于与如上所述的功能构件的相互作用一起进行流体样品的化学处理。在任一腔室中，所述分析物可与功能试剂相互作用或可经受物理处理，或两者皆可。 因此，可将所述装置设计成可使所述分析物经受预定规程所需的一系列处理步骤。如已经描述过的，可利用所述功能构件将分析物从平台上的一个腔室移动到另一腔室，从而使该分析物能够与一种或依次与多种功能试剂反应。可替换地，可利用所述功能构件依次移动一种或多种试剂并将它们放置在样品腔室内，从而使样品经受一系列化学处理。因此，可看出根据本发明的装置非常灵活，因而可被设计成用于多种系列的不同流体样品的处理。然而，该装置尤其适用于在通过核酸扩增反应对分析物进行扩增之前对含有生物分析物的流体样品进行处理，或可替换地进行免疫测定，或可替换地进行涉及生物荧光的分析，再或者进行尤其是焦酸测序(pyro-sequencing)的DNA排序分析。可按一些方式对所述装置进行改进。这些方式包括所述平台可为大致圆形并可通过旋转而运动；所述装置可包括不止一个功能构件，从而提高潜在的样品处理能力；该装置还可包括一个或多个其它物理处理部件，这些部件并不位于所述平台上，而是位于该平台上方并且如有需要可下降到任意给定腔室内；一个或多个所述腔室可丢弃，从而它们可移除和更换，从而防止样品交叉污染；一个或多个所述腔室可预装有任何功能试剂，以降低复杂性；以及所述装置与一控制部件连接，从而使其操作完全自动化。将该装置设计成具有一个或多个可移除腔室的其它优点在于，可制造相同尺寸的若干腔室，然后为每个腔室分别填充用于不同规程的必要试剂。于是，使用者可在各种情况下选择并插入所需腔室以使用，从而提高了该装置的实用性。所述装置具有若干优点。这些优点包括通过将该装置设计成平台移动，所述臂本身仅需要沿单一方向运动，从而降低了复杂性。该装置的另一优点在于所述平台可包括多种功能构件，例如加热器、箔片切割器、声波降解器，然而，通过使用能够可移除地与每个功能构件连接的单个臂，又可操作每个功能构件，以与也位于该平台上的一个或多个腔室接口连接，从而执行预定的样品处理规程。所述装置很灵活，从而其操作可易于适合所期望的多种不同规程。此外，不需要包括流体通道和泵以使流体移动穿过装置的装置就可完成复杂的样品处理顺序。这还消除了在规程期间试剂彼此混合的可能。其它优点包括所述装置可完全自动化，减少了使用者错误，降低了样品污染以及使用者的风险。此外，该装置还可设计成完全便携式的，以在野外使用。本发明的目的在于开发一种用于处理流体样品的装置以及相关方法。本发明的又一目的在于设计这样一种装置，它能够使流体样品按预定顺序经受一系列顺序的化学或物理处理步骤，优选为在核酸扩增反应之前净化和浓缩流体样品。本发明的另一目的在于设计这样一种装置，其尽可能灵活，简单到由很少或没有受到实验室训练的使用者在非实验室环境中使用，并且降低了使用者相对于样品、化学物或废料的暴露。本发明的再一目的在于将所述装置的样品构件设计成可廉价制造，从而在单次使用后可将它们处理掉，以降低样品的交叉污染，并免除了消毒大量设备的需要。通过以下公开，本发明的这些以及其它目的将变得明了。发明概述根据第一方面，本发明涉及用于处理流体样品的装置，其包括⑴平台，其包括(a)适于接收样品的腔室；以及(b)功能构件；(ii)臂，其能够上升和下降并包括可移除地连接到所述功能构件上的部件，从而所述构件可以和该臂一起上升和下降；以及(iii)用于移动所述平台的部件，从而使任何腔室或功能构件相对于所述臂对齐。根据第二方面，本发明涉及根据本发明的装置的用途，用于在核酸扩增反应之前处理样品。根据第三方面，本发明涉及处理流体样品的方法，其中该方法包括(i)将含有分析物的样品放入位于装置平台上的第一腔室内；(ii)使所述分析物与结合物质结合，从而形成分析物-结合物质的复合物；(iii)使用于可逆地吸引所述复合物的部件下降到所述第一腔室内，并使该复合物被吸引到所述部件上；(iv)使所述部件从该第一腔室上升；(ν)移动所述平台，从而使第二腔室现在与可逆地吸引所述复合物的部件对齐；(vi)使可逆地吸引所述复合物的所述部件下降到该第二腔室内，并使该复合物从所述部件转移(detract)。其特征在于，所述分析物在第一腔室或第二腔室中经受物理处理步骤。根据第四方面，本发明涉及根据本发明的方法的用途，用于在核酸扩增反应之前处理样品。根据第五方面，本发明涉及根据本发明的方法中的结合物质的用途，用于在核酸扩增反应之前处理样品。根据第六方面，本发明涉及一种适用于闭合容器的盖，所述盖包括一膜，并且特征在于所述膜隐藏在该盖内。发明详述除另有说明，这里引用的所有公开都全文引入以作参考。这里所用的术语“流体样品”是指以气体、液体、包含通过溶剂溶解的样品的溶液、 或包括一相或多相的流体系统(例如，乳化液)的形式存在的任何样品。“流体样品”也用来指最初被以固体或粘性液体的形式引入装置内，但是随后通过加入一定量的溶剂而分散或溶解的样品。类似地，“流体样品”也用来指通过旋流器的气体样品，在此期间该气体样品中的颗粒物质悬浮在合适的溶剂中。所述样品的示例包括但决不限于从环境(例如，河流)中采集的流体样品、从患者采集的流体样品(例如，尿样)、从患者采集的粘性样品(例如，拭样)、当空气穿过旋流器从而使该空气中的颗粒物质被带入流体采集室时采集的流体样品(例如在WO 02/29380中所述的)等等。这里所用的术语“功能制剂”是指用在本发明的装置或方法中的固体的化学、生物或物理制剂。它可包括一种或多种化学或生物试剂，它们配量成固体粉末、珠子、胶囊、 压制片等等。所述试剂的合适示例包括但并不限于溶解试剂(例如，离液盐(chaotrophic salt))、核酸目标物、核酸合成对照、噬菌体、冻干酶、染料、清洁剂、抗菌素、抗体等等。还可对这样的试剂进行处理，使其包括能够与流体样品中的分析物结合的固相结合物质，例如可任选地覆盖有抗体等的磁粒。然而，术语“功能制剂”还应当理解为包括用于与流体样品相互作用的物理部件。这些部件包括但并不限于搅拌珠、声波降解器(sonicator)、加热部件等等。这里所用的术语“功能构件”应当用来指所述装置的元件，该元件被设计成可以可逆地连接到该装置的臂上。所述功能构件可设计成具有广泛用途，如将从这里的公开所明了的。本领域的技术人员根据所述装置的具体用途可容易地识别一个或多个功能构件的具体用途。例如，所述功能构件可包括用于与流体样品相互作用的部件。这种部件可为该样品提供一些物理处理，例如，加热、冷却、光学、声波降解等。可替换地，所述功能构件可包括用于与所述腔室本身相互作用的部件，例如通过充当切割器以刺穿箔片密封件、覆盖该腔室、 引入过滤器等等。此外，所述功能构件可充当采集器，用于将样品或包含在样品中的分析物移动到该装置的另一腔室。以下对所述装置的元件进行更详细的描述。本发明涉及一种用于处理流体样品的装置，其包括⑴平台，其包括(a)适于接收样品的腔室；以及(b)功能构件；(ii)臂，其能够上升和下降并包括可移除地连接到所述功能构件上的部件，从而所述构件可以与该臂一起上升和下降；以及(iii)用于移动所述平台的部件，从而使任何腔室或功能构件相可对于所述臂对齐。所述装置设计成适于使样品经受一个或多个处理步骤。这些处理步骤可包括化学处理步骤，例如稀释样品、利用一种或多种缓冲溶液顺序清洗样品、使样品与一种或多种化学试剂发生反应，而且还可包括物理步骤，例如通过热辐射来辐射流体样品、使流体样品经
受声学处理等等。所述装置包括一平台，该平台又包括第一腔室和功能构件。所述腔室还已知可作为样品腔室，这是因为该腔室是进入该装置的样品(优选为流体样品且更优选为含有分析物)首先引入的腔室。所述样品腔室可任选地与装置的平台成一体，或可替换地，可从该平台移除，从而该腔室可在别处填充样品然后放入平台内。所述功能构件设计成能够可移除地与装置的臂连接。优选地，所述臂和所述功能构件可通过装置的操作相互连接，而无需任何的使用者干预，从而使装置的操作可完全自动化。还优选地，所述臂可机械拆除地与所述功能构件连接。可以有一些不同的设计。一个简单的解决方案是任何功能构件都设计成包括凸缘，所述臂的叉状构件可插放(slot)在该凸缘下方。一旦所述臂处于适当位置，则该臂沿大致垂直方向的运动使得所述功能构件沿大致相同的方向运动。这种设计的一个优点在于所述平台的运动可用于接口连接所述臂的叉部和所述功能构件的凸缘。还有必要的是任何功能构件都不是永久固定到装置的平台上，而是以当需要时其能被释放的方式保持在该装置平台上的适当位置。也可以有许多不同的设计。一个示例是所述平台仅仅包括所述功能构件落入其中的孔并且所述功能构件包括防止其从该平台脱落的凸缘。所述装置还包括能上升和下降并能可移除地连接到所述功能构件上的臂。所述臂的设计部分地取决于用于将该臂连接到所述功能构件上的部件的设计。如以上所述，优选地，所述臂设计成能够与所述功能构件机械连接。简单设计的一个示例是所述臂在该臂基部包括叉部，该叉部在一平面中与该臂本身的平面呈直角并能围绕所述功能构件配合。优选地，以大致垂直于所述臂运动的方式定向插槽和插入部件，从而不需要连接该臂和所述功能构件的另外部件。优选地，所述装置包括用于优选地沿大致垂直的方向使所述臂上升和下降的部件。该部件优选为机械部件，该机械部件优选为电气操作。所述臂的运动路径应尽可能简单。优选地，所述臂仅相对于所述腔室沿向上和向下的单一方向简单运动。为调节所述臂相对于所述平台或任何功能构件或所述装置的腔室的定位，该装置的设计使得平台本身能够运动，确保一旦使该臂升起或降低，通常不需要该臂进行另外的运动。所述装置还包括能够移动平台的部件，从而该平台的任何给定构件的位置都可相对于所述臂的位置进行改变。在所述平台设置成所述功能构件和所述腔室在该平台上线性对齐的情况下，该平台本身沿线性方向从一侧移动到另一侧，以适当对齐所述功能构件或所述腔室。可替换地，若所述平台设置成所述功能构件和腔室阵列设置在该平台上，则所述部件将把该平台平移以适当对齐所述功能构件或腔室。又可替换地，若所述平台设计成所述功能构件和所述腔室以圆形形式设置在该平台上，则该平台将转动以适当对齐所述功能构件或腔室。这样的优点不仅在于简化了所述臂的运动机理，而且在设计成在用于复杂多步骤样品处理反应的装置中还使得能够将其它物理处理部件也放置在平台上方，从而当需要时下降到所述腔室内。若所述平台本身不能运动，则需要使用复杂的三维结构安排所述臂和任何其它的物理处理部件，从而既相对于所期望的平台的功能构件或腔室以正确的顺序定向，当需要时又朝该平台下降和上升。所述平台本身可为任意尺寸和形状。然而，优选地，该平台为大致圆形并能通过旋转而移动，以相对于所述臂或其它物理部件对齐所述腔室或功能构件。当涉及若干不同构件时，这一点还具有使装置尺寸最小化的优点。任选地，所述平台可安装有感测机构，从而当该平台在位于该平台上方的所述臂或其它物理处理部件下方运动时，使所述功能构件或腔室能正确定位。如以上所述，所述功能构件可具有广泛的不同用途。一方面，其可包括设计成与样品相互作用的构件。例如，其可包括声波降解器，加热器、光学检测器、用于产生光学信号的部件，以及贮存在平台上的类似构件。当需要时所述功能构件通过装置的臂上升，下降到所期望的腔室内并按需要进行操作。在这种情况下，若所述功能构件和装置的臂之间的连接也形成充分的电连接，从而在使用期间为该功能构件供电，则是有用的。可替换地，所述功能构件可设计成与位于所述平台上的腔室相互作用。还存在许多不同的相互作用，这些相互作用可取决于装置的期望用途。示例包括该功能构件可设计成其可以作为切割器操作，以刺穿出现在装置的任何腔室上的任何密封件或膜。优选地， 任何这样的切割器都设计成在切割部件上包括狭缝，从而当所述切割器被用于切割含有流体样品的腔室的密封件时，该流体样品不会被吸到切割器本身内并通过表面张力保存在那里。可替换地，所述功能构件可设计成包括过滤器，当需要时，可通过所述臂将该过滤器提升到适当位置并配合到腔室的顶部上。任选地，如有需要，可设计成包括一盖，该盖也可配合到腔室的顶部上。此外，在所述平台上的给定位置可包括若干这样的功能构件，它们在该平台上的给定位置叠放在彼此顶部上，其中每个都可通过装置的臂依次移动。此外，所述功能构件可用于将分析物或试剂从平台上的一个腔室移动到平台上的另一腔室。在一个实施例中，这样的功能构件用于与固相结合制剂一起使用，该固相结合制剂适于与期望的分析物或试剂结合成复合物。所述固相结合制剂和分析物或化学试剂放置成互相接触，从而能够形成复合物。然后，使得用于移动所述复合物的功能构件与装置的臂连接并按期望下降到第一腔室内。所述复合物被吸引到该功能构件上，使该功能构件上升， 移动所述平台，从而使第二腔室现在位于所述臂的下方，使该功能构件下降并释放所述复合物，从而将结合物质从一个腔室移动到另一腔室。由于所述功能构件有必要能够将所述复合物从第一腔室移出，因此该功能构件的性质将取决于所使用的结合物质。此外，所述功能构件有必要能够将所述复合物放置到装置的第二腔室，因此在该功能构件和该结合复合物之间的相互作用必须是可逆的。优选地，所述功能构件在所述结合制剂是带有分析物的复合物时以及是单独的结合制剂时都能移动该结合制剂。这样的结果是所述功能构件不仅可用于将所述复合物从一个腔室移动到另一腔室，而且还具有如有需要可将结合试剂加入任何给定腔室或将结合制剂从任何给定腔室移出的优点。可使用广范的多种不同固相结合物质，只要它们能够结合目标分析物以形成复合物即可。本领域的技术人员可容易地确定适合的结合物质，并且该结合物质取决于分析物和规程。示例包括硅石珠、盐、含有能够结合抗体或DNA结合蛋白的抗原的试剂等。分析物与结合物质的结合可通过多种方式发生。分析物可吸附到结合物质的表面上，可替换地，分析物可吸收到结合物质的表面上，可替换地，分析物可通过库仑电荷被吸引到结合物质上， 可替换地，可在结合物质和分析物之间产生常规化学结合，或可替换地，该结合物质可包括能够结合上述具体分析物的生化结合位置。任何结合机理都适用于本发明，只要该结合充分牢固，从而结合物质被从一个腔室移动到另一腔室而分析物保持与结合物质相连即可。 优选地，分析物与结合物质的结合是可逆的，从而在反应腔室中该分析物可从结合物质释放，以进行另外的化学或物理处理。任何合适的手段都可用于将分析物从结合物质移出，包括加温、稀释、溶解等。所述结合物质可任选地在加入上述物质前出现在腔室中，可替换地， 可在加入所述物质后将其加入腔室中，或者此外，在试剂的情况下该试剂可配制成其已含有结合制剂。优选地，所述结合物质包括磁性硅石珠。适合的珠子包括由Roche、Promega及 htapor所提供的珠子。因此，优选地，所述功能构件本身是所述珠子可吸引于其上的磁体， 或可替换地，该功能构件可与所述珠子可吸引于其上的磁体一起使用。因此，优选地，所述功能构件包括鞘套，该鞘套在用于吸引复合物的部件和该复合物本身之间形成接口。优选地，所述鞘套位于平台上，并由当磁体位于该鞘套内部时复合物能被吸引到该鞘套上的材料制成。在这样的实施例中，优选地，所述装置包括与该装置的臂共同定位的磁体，该磁体可下降到所述鞘套内，以施加磁�。⒖缮仙礁们侍淄猓砸瞥懦 Ｈ缓螅銮侍追胖玫阶爸玫暮薪岷细春衔锏那皇夷�。使所述磁体下降到该鞘套内，于是所述复合物与鞘套结合。然后，使该鞘套和磁体上升。移动所述平台，从而使新的腔室对齐，然后使所述鞘套和磁体下降，移除磁体。当移除磁体时，所述复合物将会离开鞘套而落入第二腔室内。通过所述臂使鞘套上下小量运动可确保没有复合物保持结合在该鞘套上，并且还可起到将该复合物与所述新腔室中的任何试剂或溶液混合的作用。可替换地，可通过合适方法从所述珠子中洗提分析物。若将所述装置设计成包括这样的实施例，则有必要将所述磁体和臂设计成互相作用而不影响另一个的操作，从而在该磁体在或不在适当位置的情况下，所述鞘套都可独立地上升和下降。可重复该操作，从而在规程期间，移出复合物或珠子本身。优选地，所述装置设计成该装置的一个或多个构件可从平台上拆卸下来并可从该装置移除。这使得所述腔室在装置的操作期间或使用之前或之后能够容易地更换。例如，可将流体样品远距离加载到样品腔室内，然后将该样品腔室加载到本发明的装置的平台内。 可替换地，样品处理之后，若包含处理过的分析物的最终腔室可容易地从本发明的装置移除，以对该物质在其它地方进行另外的操作或处理，则会是有用的。类似地，若该装置的一个或多个构件可根据该装置的具体用途而改变则会是有用的。例如，其中一个腔室可含有预配制的试剂，该所需的具体试剂取决于上述的测试程序。若这样的腔室可容易地互换，则使用者可在使用之前选择所需腔室并将其装载到装置内。若所述平台包含这样的可互换腔室，则优选地，所述装置包含用于在使用期间将这些腔室固定在适当位置的锁合部件，从而在平台移动期间这些腔室不会发生移动。此外，若这样的可互换腔室编有颜色编码或标记有条码等，从而使用者能够识别何种用途需要何种腔室，则会是有用的。所述装置可任选地包括条码或类似的阅读器，则该装置本身就可识别正被使用的腔室并利用该信息选出若干预定编程的样品处理循环中的一个。还优选地，所述装置设计成整个平台可移除并易于更换。这使得在任何给定样品处理顺序后，可将用过并潜在污染的平台移除并更换，从而使该装置能在另一过程中使用。 若所述装置如此设计，则优选是可例如采用与简单锁合部件配合的扭曲将所述平台容易并固定地安装在该装置中以容易使用。本发明的装置还可以可选地包括一个或多个另外的腔室。根据该装置的用途，这些另外的腔室可具有几种作用。这样的腔室的示例可包括含有样品处理规程中所需的缓冲溶液或水的一个或多个腔室，用于在使用前或使用后稀释或清洗该样品，或可替换地，用于清洗功能构件，从而防止将污染从一种样品传递给另一样品，或从一个腔室传递到另一腔室。可替换地，所述装置还可包括一腔室，该腔室含有在用于预定样品处理中所需的任何具体试剂，例如诸如离液盐的细胞溶菌剂。这样的腔室可在制造期间预填充所需的溶液或试剂，从而防止使用者错误、使野外所需的设备最小化、防止样品污染并使使用者接触危险物质的风险最小化。所需腔室和所需试剂的数量取决于所选择的预定样品处理规程。这些腔室可如以上所述通过将分析物从一个腔室移动到另一腔室而在所述规程中使用。可替换地，如上所述又可将所述试剂从一个腔室移动到另一腔室。若在给定规程期间分析物和试剂都被移动，则优选是在每种情况下结合复合物都相同，因此需要单独功能构件来移动该物质。可选地，所述装置可设计成将一种或多种试剂干燥(优选为冷冻干燥)在功能构件的外表面上，或者可替换地，将一种或多种试剂冷冻干燥在可通过所述功能构件移动的合适的可移除附加件的外侧。这样，可通过使所述功能构件或合适的可移除附加件下降到腔室内并且这些试剂从所述功能构件的外部溶解，而将所述试剂引入样品处理规程中。所述合适的可移除附加件可例如仅仅是具有金属尖端的塑料体，其可利用磁性功能构件移动并且试剂可冷冻干燥在其外表面上。这样的功能构件或合适的可移除附加件可批量制备，并且解决了有时会由于产生的表面张力而被阻止的小磁珠的释放问题。进一步提高在于所述试剂可冷冻干燥在所述功能构件或鞘套上的不同高度处，从而通过逐渐将冷冻干燥的物质降低到期望的腔室中而使各种试剂可依次溶解。这使得不同试剂可依次溶解，或可替换地，可使不同量的给定制剂依次溶解，从而可随时间的过去将其有效地加入到反应混合物中。对于任何给定规程，这又可提高根据本发明的装置的设计灵活性。任选地，所述装置可因此包括固相结合复合物的若干不同群(population)，其中一种或多种不同试剂和/或分析物结合到各群上。若这样的不同群在所述固相结合物质中维持基本相同特性的同时含有微小差异，使所述不同群能容易分离，则会是有用的。例如， 所述群可在它们的磁性上不同，从而利用相同的功能构件和装置设计而仅通过改变施加的磁场强度就使得具有较强磁性的那些群能与具有较弱磁性的那些群彼此分开。可替换地， 所述群可在大小、电荷、荧光性、或者当作用涡流时的属性上有所不同，从而这些属性中的每个都可用于分开根据本发明的装置内的不同群。这进一步提高了该装置作为用于执行给定样品制备规程的单元的可能性。可用于所述装置的一个或多个腔室中的合适试剂包括从以下组中选取的缓冲溶液，该组包括乙酸钾和三羟甲基氨基甲烷盐酸的含水溶液，或乙酸钾和三羟甲基氨基甲烷盐酸的含水乙醇溶液，或有机溶剂，或它们的混合物；例如离液盐的溶解试剂；含有一种或多种核酸扩增试剂的试剂，更具体地，从包括核酸引物、核酸探针、荧光染料、酶缓冲液、核苷酸、镁盐、牛血清白蛋白、抗体以及变性剂选取的试剂。用于本发明的合适腔室可包括这些腔室，它们包括若干不同区域，这些区域被膜分开并且为使使用者易于选择而一体化成单一单元。例如，样品腔室还可与含有用于给定规程的必要试剂的第二腔室成一体。可替换地，腔室可包括被可刺穿的膜分开的两个区域。 这使第一处理步骤在第一区域进行，膜被刺穿，被处理的物质进入第二区域，接着在第二区域进行第二处理步骤。此外，所述装置的一个或多个腔室还可设计成它们也能够被可移除地与该装置的臂连接。这使得如有需要可将腔室从该装置机械移除。任选地，所述平台可设计成具有凹槽，从而从该平台移除的任何腔室都可借助所述臂通过该凹槽降低，从而该腔室可与另外的装置直接接口连接或被使用者从该装置手动移除。优选地，在所述装置中使用的任何腔室(尤其是那些含有预配制的试剂的腔室) 在制造时被密封以防止物质在使用前被污染或降解。若一腔室包含一个或多个被膜分开的不同腔室，则优选地，各腔室被分别密封，从而使它们可被单独打开。用于密封这样的腔室的优选部件是利用金属密封件，优选为层压金属密封件。可替换地，所述样品腔室可包括密封的盖，从而在野外采集样品后可将该盖闭合以防止在该样品腔室插入所述装置之前的污染。优选地，这种密封件隐藏在该装置的盖内，从而当闭合盖时，使用者的拇指或其它手指不会在该盖正被闭合时与密封件发生接触。这防止了使用者无意地污染样品，这种无意污染可导致错误的测试结果。这在使用者从不同场所采集了多种样品或该样品涉及可能出现在使用者皮肤上的生物物质时尤为重要。这样的盖可使密封件相对于在盖正被闭合时该盖与使用者发生接触的一侧隐藏。优选地，所述密封件相对于盖的两侧隐藏，从而使该密封件在盖闭合前或闭合期间都不会与使用者意外接触。因此，本发明还涉及适合闭合容器的盖， 所述盖包括膜，并且特征在于该膜隐藏在盖内。任何密封件都可在腔室的使用前被操作者移除。可替换地，所述装置可包括一切割器，该切割器如以上所述当需要时能够机械操作以刺穿任何密封件。所述装置的一个或多个腔室可任选地包括捕获元件。合适的捕获元件包括微流芯片(microfluidic chip)、固相物质、过滤器、过滤器叠层、亲合基体(affinity matrix)、磁性分离基体、尺寸排阻柱(size exclusion column)、毛细管以及它们的混合物。这些可用于当样品开始引入所述装置时对该样品进行过滤，或者可替换地，如有需要，在样品处理规程期间提供过滤步骤。如已经阐述过的，样品的处理可包括物理处理步骤。这些步骤可包括热、声学、光学、声波降解、电处理、感测或监控技术等。这样的物理处理步骤可以以多种不同方式提供。 如以上所述，利用功能构件可将这些步骤提供给腔室中的样品，所述功能构件贮存在平台上并如所述通过装置的臂来移动。优选地，所述装置可包括一个或多个物理处理部件，这些部件以与该装置的臂相同的方式设置在该装置内，位于平台上方。这样的部件理想地设计成当需要时它们可下降到位于这些部件正下方的给定腔室内，然后当不再需要时从该腔室移除。由于所述装置的平台能够移动，因此它还可移动以相对于这样的物理处理部件定位任何给定腔室。任选地，如有需要，所述装置包括用于确保平台相对于这些附加的物理处理部件准确定位的部件。这些附加的物理部件的示例包括但并不限于用于加热腔室内容物的部件、用于声波降解腔室内容物的部件、用于将光学信号引入腔室的部件、用于检测自腔室的光学信号的部件、用于将电信号引入腔室的部件等。优选地，所述装置包括一个或多个下列部件用于加热腔室内容物的部件或用于声波降解腔室内容物的部件。当所述装置用于在扩增前处理含有生物物质的样品时这些部件尤为有用。可替换地，可对所述装置的给定腔室进行改变，使其容纳的任何物质都可进行物理处理，或直接在该装置中、或当该装置改变成包括所需的附加构件时、或当该腔室设计成用于与该装置的另外部分一起使用时进行处理。例如，若样品在处理期间需要加热，则腔室的壁可包括使它们的内容物升温的加热元件，或者可替换地，它们可涂覆有例如WO 98/24548中所公开的导电聚合体，从而可通过施加电流来加热该腔室。此外，一个或多个腔室的壁可挠曲从而能进行声学处理，或者可替换地，它们可透射一种或多种波长的光从而能进行光学处理、感测或监控。若需要这样的物理处理，则所述装置应设计成将所述腔室定位成使该物理处理中所需的任何部件容易且有效地接近。当所述装置用于在核酸扩增反应之前处理含有生物物质的样品时，优选地，其中一个腔室涂覆有导电聚合体并具有透射窗， 从而使该腔室用于传导并实时监控该扩增反应。若所述装置包括物质在其中加热或冷却的腔室，则优选地，该腔室具有高的表面积对容积比，从而能够产生快速热交换。这样的腔室的一个示例是毛细管。这些对于少量流体样品的快速加热或冷却来说是理想的。然而，由于流体样品的表面张力，可能难以将流体样品装载到毛细管内。因此，任选地优选为所述平台可快速旋转，从而使流体样品可通过离心力引入毛细管中。这提供了另一优点，即具有大致圆形的平台。若所述装置以这种方式使用，则优选地，将含有流体的所有腔室设计成具有凹槽，从而使这样的腔室中的任何流体在平台的旋转期间不会释放。此外还优选地，利用枢轴将一个或多个腔室安装在平台上，使得当平台旋转期间该腔室可自由摆动，从而可驱使流体进入毛细管内。因此，如以上所述，本发明的装置可任选地设计成包括功能构件，该功能构件包括或是位于平台上并可利用所述臂移动以在样品处理中操作的物理处理部件。可替换地，该装置可包括位于平台上方的物理处理部件，其可如所述那样通过机械下降到给定腔室内而与该腔室相互作用。优选地，那些昂贵并需要能量操作的部件永久位于装置内并在平台上方，例如用于加热样品的部件、用于声波降解样品的部件等。为防止装置的使用之间的样品污染，应当清洁这些部件。可替换地，所述平台可包括含有清洁试剂的腔室，所述部件在使用后可下降到该清洁试剂中，并且该清洗可结合在装置的自动化操作中。类似地，优选地， 使易于设计成可丢弃的那些功能部件位于平台上，并通过装置的臂而移动。这样，在装置的操作结束时，可将包括其组成部件的整个平台从装置上移除并处理掉。这使样品污染最小化。这样的功能部件的示例包括切割器、用于使结合测定物的结合物质的复合物运动的鞘所述装置可任选地与用于处理或监控上述分析物的另外部件成一体。例如，该装置可包括能够检测反应腔室中的一种或多种物质的光学系统。若该装置包括光学检测器， 或将与光学检测器一起使用，则优选地，可对该光学检测器进行光密封，以确保该检测可不受入射光干涉地进行。所述装置本身根据具体用途具有很多种不同的设计、形状、尺寸并可由许多不同材料制成。为使装置的成本最小化并确保其经济可行性，优选地，所述腔室由诸如热塑性材料(例如，聚乙烯或聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯酸、尼龙或丁二烯-苯乙烯共聚物或它们的混合物)的廉价材料制造。该装置或其组成部件可为透明或半透明或不透明。有利地是，任何腔室都同样可编有颜色编码，以帮助引导不熟练的使用者正确使用该装置。优选地，所述装置是便携式的，从而可在野外使用。因此，它的重量应当轻，设计简单，需要最少的能量并应理想地设计成在极端温度中使用。优选地，该装置设计成在约-30°C到约+50°C的温度范围内有效操作。还优选地，所述装置的操作完全自动化。这具有包括易于使用以及减少使用者错误在内的一些优点。为了使该装置自动化，可能地是，需要与已被适当编程的内部或外部计算机或其它合适的控制部件接口连接。任选地，所述控制部件可选择成其可以以不止一种规程被编程，并且使用者可从合适的选择界面选择期望的规程。若该装置这样自动化，则优选地，其包括控制部件，该控制部件用于编程以及例如样品腔室的热循环的控制，并且还用于光学控制。优选地，自动化顺序设计成使处理样品所需的时间最少。本发明的实施例便于根据预定规程处理流体样品。本发明还涉及根据本发明的、用于在核酸扩增反应之前处理样品的装置的使用。根据另一方面，本发明涉及流体样品的处理方法，其中该方法包括(i)将含有分析物的样品放入位于装置平台上的第一腔室内；(ii)使所述分析物与结合物质结合，从而形成分析物-结合物质的复合物；(iii)使用于可逆地吸引所述复合物的部件下降到所述第一腔室内，并使该复合物被吸引到所述部件上；(iv)使所述部件从该第一腔室上升；(ν)移动所述平台，从而使第二腔室现在与可逆地吸引所述复合物的部件对齐；
(vi)使可逆地吸引所述复合物的部件下降到该第二腔室内，并使该复合物从所述部件转移。其特征在于，所述分析物在第一腔室或第二腔室中进行物理处理步骤。优选地，所述物理处理步骤是声波降解步骤，或者可替换地，是加热步骤。此外，优选是所述方法和任何有关装置还设计成样品可另外经受化学处理步骤。因此，这确保了该方法可灵活地适于适应广泛不同的样品处理规程。根据再一方面，本发明涉及根据本发明的、用于在核酸扩增反应之前处理样品的方法的使用。作为第一步骤，通常需要将任何细胞物质溶解在样品内以释放核酸物质。所述溶解可以可选地通过化学溶解步骤进行，例如采用如盐酸胍的离液试剂(chaotrophic reagent)，或者可替换地，通过物理溶解步骤进行、例如使用声波降解，或者两者皆可。样品的声波降解对于可能出现的孢子的初始分裂尤为有用。于是，优选地，分析物移动通过两个不同腔室，每个腔室都包括缓冲液以清洗该分析物，该缓冲液包括任选地具有清洁剂和其它任选试剂(例如，三羟甲基氨基甲烷盐酸)的乙醇。接着，将一些PCR试剂加入该样品中， 例如引物、探针、荧光染料、酶类、核苷酸等。通过利用其内溶解有其它扩增反应试剂的小量预加热的水可选地从所述结合物质中洗提核酸物质。最终，反应混合物经受热循环，并通过任选的实时光学系统监控扩增反应并有效地识别目标物。根据再一方面，本发明还涉及根据本发明的、用于在核酸扩增反应之前处理样品的装置中的结合物质的使用。
图1表示装置的立体图；图2表示完整装置的侧视截面图；图3表示平台的俯视图；图4表示功能构件的操作的剖面图，该功能构件在这里是切割器，其刺穿所述装置的腔室上的层压膜；图5表示示出一功能构件(这里为切割器)与臂的叉部连接的细节的视图；图6表示一功能构件的操作的剖面图，该功能构件在这里为鞘套，其与磁体一起从样品腔室提取结合测定物；图7表示一物理处理部件的操作的剖面图，这里为加热部件，用于加热在装置的其中一个腔室中的一定量的溶液；图8表示一功能构件的操作的剖面图，该功能构件在这里为鞘套，其与磁体一起将结合测定物释放到反应腔室内；图9表示所述反应腔室的剖面图，这里其带有一功能构件(这里为切割器)，该功能构件位于适当位置以密封所述反应腔室；图10表示本发明的盖的剖面图，其具有隐藏的密封件。
具体实施例方式图1表示装置1的立体图。该装置包括通过扭转锁合部件4保持在适当位置的平台2。该平台包括若干腔室和功能构件(在图3中详细示出)。该平台在步进电机6和驱动带(未示出)的驱动下而转动。该平台的位置采用分度传感器(index sensor)(未示出) 监控，还通过监控步进电机6的运动来监控。臂10位于平台2上方，该臂包括用于可移除地与平台2上的功能构件(未详细示出)连接的叉部12。示出的臂10处于升起位置，将腔室68保持在平台2上方。该装置还包括位于臂的叉部12正上方的磁体14。示出的磁体 14处于升起位置。该装置还包括加热部件16。该加热部件也位于平台2上方并示出位于升起位置。此外，该装置包括用于声波降解样品的部件18，该部件也位于平台2上方并示出位于升起位置。臂10和磁体14的线性运动由连接到驱动带22上的电机20驱动，并通过线形致动器M控制。加热部件16和用于声波降解样品的部件18的线性运动同样也由连接到驱动带22上的电机20驱动，并分别通过线性致动器沈和观单独控制。该装置还包括控制板30和电源32。图2表示本发明的装置的横截面图。除线性致动器M从该图中不能看出外，所示的构件与图1中所示的相同。该图另外还示出了连接到电机6、用于使所述平台转动的驱动带40，以及用于感测该平台位置的传感器42。图3表示所述装置的平台2的俯视图，该装置设计成用于在核酸扩增之前处理流体样品。所述平台利用扭转锁合机构4安装在所述装置上。该平台包括两个功能构件，即 切割器50和鞘套52。各功能构件在每侧都包括凸缘M，其使该功能构件与装置的臂(未示出)相互作用。所述凸缘定向成当平台转动时，所述臂的叉状构件能够在功能构件的凸缘下方滑动。所述装置还包括若干腔室56、58、60、62、64、66及68。如将在以下所述的那样，这些腔室中的每个都具有不同的作用。腔室56、58、60、64、66的截面为椭圆形，并且这些腔室分别在腔室560、580、600和640的底部处包括圆形井式凹槽。腔室62的截面为圆形。腔室68的截面为圆形，并收缩到该腔室基部处的毛细管(以附图标记680标出)。腔室68此外还包括凸缘70，从而使该腔室能够与装置的臂(未示出)相互作用。腔室68采用安装在插口 74中的轴72安装在装置中。腔室60和62—起安装在单个容器76中。该容器76可从平台上拆卸。所述平台还包括切除部分78。参照以上附图以及图4至图9，对用于在核酸扩增之前处理流体样品的所述装置和所述平台的使用描述如下。基于选定测定选择包括样品腔室60的容器76。腔室62预装有所述测定所需的若干种试剂。采集含有DNA分析物的流体样品并放入样品腔室60中。该样品腔室预装有化学分解试剂盐酸胍。然后，在样品中加入磁性结合珠100并关闭该样品容器的盖。将包含样品腔室60、样品以及试剂腔室62的容器76装载到平台2上。然后，将平台2装载到装置 1中并使用扭转锁合部件4锁合在适当位置。使臂10下降并转动平台2，从而使叉部12接合在切割器50的凸缘52下方。然后使臂12上升，而后转动平台2，从而使腔室56位于切割器50下方。使所述臂下降，于是切割器50刺穿覆盖腔室56的层压金属膜(未示出)。 重复该动作，从而使切割器50顺序刺穿覆盖腔室58、60、62、64、66及68的膜。图4表示一功能构件的操作的剖面图，这里，该功能构件为切割器50，其正在刺穿该装置的腔室例如56顶部上的层压膜(未示出)。腔室56与平台2连接。该图示出了功能构件52的凸缘，其用于与所述臂的叉部(未示出)接合。图5表示一视图，用于示出一功能构件(这里为切割器50)与臂10的叉部12的连接的细节。臂10的叉部12在凸缘52的下方与所述切割器接合。
一旦所述装置的所有层压膜都被刺穿，通过转动平台2、使臂10下降并使该平台沿相反方向转动从而使该臂的叉部12与切割器的凸缘52脱离，而使切割器50返回到其在平台2上的初始位置。然后，转动所述平台，从而使样品腔室60现在位于用于声波降解样品的部件18下方。使用于声波降解样品的部件18下降进入样品腔室60内，开始该样品的声波降解。这形成了物理分解步骤，用于分解出现在样品中的任何孢子，以释放任何DNA。同时化学试剂盐酸胍也起作用，从而使样品中的任何细胞产生化学分解。当DNA被释放后，其与所述磁性结合物质结合以形成复合物。当声波降解结束后，将用于声波降解样品的部件18从样品腔室60移开。用于声波降解样品的部件18在贮存前首先在两个清洗腔室(腔室56和58) 中进行清洗。这些腔室预装有合适的缓冲液，例如50%的含水乙醇溶液80。使用于声波降解样品的部件18从样品腔室60上升，转动平台2从而使缓冲液腔室56现在位于用于声波降解样品的部件18下方，使声波降解样品的部件下降到缓冲液腔室56中，短暂活化然后上升。对腔室58重复该过程。第二次清洗后，使用于声波降解样品的部件18上升并贮存。然后，使臂10下降，并转动平台2，从而使叉部12接合在鞘套M的凸缘52下方。 然后使臂10上升，从而使鞘套M上升到平台2上方。然后转动平台2，从而使样品腔室60 位于鞘套M正下方。使臂10下降从而使鞘套M下降到样品腔室60内。然后使磁体14下降到鞘套M内，于是将与DNA结合的磁珠100吸引到鞘套M上。然后使臂10上升，从而使鞘套M上升到样品腔室60之外。磁体14与臂10同时上升，从而保持在鞘套M内部。图6表示一功能构件的操作的剖面图，这里该功能构件为鞘套M，其与磁体14 一起从样品腔室60提取结合测定物。腔室60与平台2连接。通过所述臂(未示出)使所述鞘套下降到容纳在样品腔室60中的样品102内。将磁体14插入鞘套M内，于是将与DNA 复合的磁珠100吸引到鞘套M上。然后，在两种缓冲液中清洗与磁珠100结合的DNA。平台2转动从而使装有三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液的第一缓冲液腔室64位于磁珠100吸引到其上的鞘套M的正下方。使臂10下降，从而使鞘套M下降到缓冲液腔室64内。然而，不使磁体14下降。这意味着珠100不再吸引在鞘套M上而是转移并落入所述缓冲溶液内。使臂10快速上升和下降，从而使鞘套M做小的垂直运动，这确保了从鞘套M释放所有的珠100并使它们很好地与缓冲溶液混合。然后使鞘套M下降回到第一缓冲液腔室64内，将磁体14下降到鞘套 54内，于是仍与DAN结合的磁珠100重新吸引到鞘套M上。在容纳在第二缓冲液腔室66 内、由50%含水乙醇溶液构成的第二缓冲液中重复进行该过程，以清洗珠100。在第二缓冲液腔室66中清洗与DNA结合的磁珠100后，使臂10上升，从而使鞘套M上升并将磁珠100 留在缓冲液腔室66中。然而，鞘套M并不返回到平台2上，而是与臂10保持连接。现在转动所述平台，从而使反应腔室68现在位于加热部件16的正下方。反应腔室68包括含有毛细管680的下区域90和上区域92。下区域90通过完好的层压膜94与上区域92隔开。该上区域含有小量水96，大约为100 μ 1。现在，使加热部件16下降到反应腔室68的上区域92内，并活化以将水96加热到大约90°C的温度。一旦加热了水96，就使加热部件16上升并从反应腔室68移开。然后将加热部件16贮存在装置1上，以备将来使用。图7表示一物理处理部件的操作的剖面图，这里该物理处理部件为加热部件16，用于加热装置1的其中一个腔室(这里为反应腔室68)中的一定量的溶液96。该反应腔室连接到平台2上。所述加热部件加热容纳在反应腔室68上部92中的水96。反应腔室68 的上部92和下部90被完好的膜94隔开。再次转动所述平台，从而使包含仍与DNA结合的磁珠100的第二缓冲液腔室66位于鞘套M正下方。使臂10下降，从而使鞘套M下降到第二缓冲液腔室66内。再次使磁体 14下降到所述鞘套内，于是珠100再次吸引到鞘套M上。使鞘套M和磁体14都上升，转动所述平台从而使反应腔室68现在位于鞘套M正下方。使臂10下降，从而使鞘套M下降到反应腔室68的上部92内。像以前一样，磁体14不下降，从而使珠100不再吸引在鞘套讨上。珠100被释放到反应腔室68的上部92内。如先前一样，使臂10和鞘套M少量上升和下降，这确保了从鞘套M释放所有的珠。然后，通过温水96从珠100洗提所述DNA。 使臂10上升，从而将鞘套M从反应腔室68移开。图8表示一功能构件的操作的剖面图，这里该功能构件为鞘套M，其和磁体14 一起将结合测定物100释放到反应腔室68内。磁珠100被释放到反应腔室68的上部92内， 在该处，加热的水96从磁珠100洗提所述DNA。再次转动所述平台，从而使试剂腔室62现在位于鞘套M正下方，在试剂腔室62 中预装有用于核酸扩增反应的必要试剂。使臂10下降，从而使鞘套M下降到试剂腔室62 内。所述试剂(未示出)已预配制成也与磁珠(未示出)结合。一旦鞘套M在试剂腔室 62中位于适当位置，就使磁体14下降到鞘套M内，于是将与所述试剂结合的磁珠吸引到鞘套M上。使鞘套M和磁体14 一起上升，从而将试剂(未示出)从试剂腔室62移出。然后，转动平台2从而使反应腔室68现在位于鞘套M正下方。然后，使臂10下降，从而使鞘套M下降到该反应腔室的上部92内。再次不使磁体14下降，从而使与试剂结合的磁珠从鞘套讨释放到反应腔室68的上部92内。通过温水96从所述磁珠洗提所述试剂。洗提结束后，再次使臂10与鞘套M下降到适当位置。使磁体14下降到鞘套M内，于是将反应腔室68的上部92中的所有磁珠(即，来自分析物的磁珠和用于试剂的磁珠)都吸引到鞘套 M上。使鞘套M和磁体14都上升以取走所述珠，并转动平台2。将所述珠作为废料放置到其中一个用过的缓冲液腔室内。在已将所述珠从鞘套M释放后，通过再次利用臂10的运动和平台2的转动使该鞘套返回其在平台2上的初始位置。反应腔室68的上部92现在包含净化的核酸样品和用于扩增反应所需的所有试剂。现在，利用臂10提取切割器50。再次转动平台2，从而使反应腔室68现在位于切割器 50正下方。使臂10下降，从而使切割器50下降到反应腔室68内。切割器50刺穿膜94， 于是含有DNA和试剂的水96落入反应腔室68的下部90中。不是使用所述臂将切割器50 移走，而是将该切割器留在反应腔室68内的适当位置，现在该切割器在该处充当塞子以密封反应腔室68。图9表示反应腔室68的剖面图，这里带有一功能构件(这里为切割器50)，该功能构件在适当位置以密封反应腔室68。切割器50还用于刺穿将反应腔室68的上部92和下部90隔开的膜94，从而使含有DNA分析物和用于核酸扩增反应的试剂的水96可进入毛细管680内。切割器50保留在适当位置以密封反应腔室68，从而在扩增反应期间没有溶剂能够从该腔室蒸发出来。为了驱使含有DNA和试剂的水96进入反应腔室68的毛细管680内，使平台2高速旋转。离心力驱使流体96进入毛细管680内。这借助于在旋转期间反应腔室68可以通过安装在插口 74内的轴72在平台上枢转这一事实。此外，为了防止在该高速旋转期间容纳在腔室56、58、60、64和66中的液体溅出，这些腔室设计有椭圆形截面并在底部设计有圆形凹槽，如图3所示。这一内部设计防止了任何飞溅。在含有DNA和核扩增的水96进入了毛细管680之后，所述样品准备进行核酸扩增反应。在该阶段，可将反应腔室68从装置1手动移除，用于在进行核酸扩增的其它装置上使用。然而，在本示例中，所述单个装置已适于另外进行核酸扩增并进行其光学检测。这些操作在装置1的下半部分(未示出)进行。为了使所述过程完全自动化，将反应腔室68改变为具有凸缘98，从而其可通过装置的臂10以与其它功能构件50和M相同的方式操作。 使臂10下降并转动平台2，从而使反应腔室68的凸缘98与臂10的叉部12接合。然后，使臂10上升从而使反应腔室68上升。在图1和图2中示出上升的反应腔室68。然后，转动所述平台，从而使切除部分78现在在上升的反应腔室68下方对齐。然后，使所述臂下降， 从而使该反应腔室下降穿过切除部分78并进入装置1的下部。当位于装置1的下部时，利用热循环器以加热和冷却毛细管680中的反应混合物来进行核酸扩增，并利用光学检测器检测最终产物。这借助于所述毛细管涂覆有使得能够快速加热和冷却该毛细管680的导电聚合体这一事实。在核酸扩增结束后，将容纳切割器50、鞘套M以及腔室56、58、60、62、64及66和反应腔室68的平台2从所述装置移除并处理掉。然后，可将含有必要元件的新平台放入该装置内，从而使该装置可再次用于另一个样品处理。图10表示本发明的盖200的剖面，该盖具有与样品容器212连接的隐藏膜206。 样品210被导入腔室212内。为了密封腔室212以确保样品210不被污染，必须采用盖。本发明的盖200包括例如为层压膜的膜206，该膜可被刺穿以接近样品，从而在稍后进一步处理。为防止样品210自膜206的交叉污染，将膜206隐藏在盖200内。这样做的原因是若使用者接触盖200从而从上侧或下侧关闭该盖时，则在使用者和膜206之间分别存在间隙 202或204。因此，使用者不会污染膜206。在本示例中，盖200通过铰接凸缘208连接到样品腔室212上。然而，并不要求将所述盖连接到腔室上，可单独制造该盖，从而与广泛的不同样品容器一起使用。
权利要求
1.一种用于对流体样品执行处理操作的一次性的平台O)，所述平台包括(a)适于接收样品的腔室(60，64或66)；(b)一个或多个另外的腔室(56，58，62)，所述另外的腔室含有所述处理操作所需的预分配的试剂；以及(c)第一功能构件(52)，所述第一功能构件在所述平台上被可释放地保持在适当位置，并且其中所述第一功能构件(52)能够充当采集器，用于将样品、或者包 含在样品中的分析物、或试剂从一个腔室移动到另一腔室。
2.根据权利要求1所述的一次性的平台，该平台适于对单个流体样品执行处理操作。
3.根据权利要求1或2所述的一次性的平台，其中，含有预分配的试剂的所述另外的腔室(56，68，62)是密封的。
4.根据权利要求3所述的一次性的平台，其中所述另外的腔室由密封件或膜密封。
5.根据权利要求3或4所述的一次性的平台，该平台进一步包括能够打开所述另外的腔室(56，68，62)的第二功能构件(50)。
6.根据权利要求5所述的一次性的平台，其中，所述第二功能构件包括切割器(50)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的一次性的平台，其中，所述第一功能构件包括鞘套(52)，其提供在用于吸引固相物质的部件与该物质之间的界面。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的一次性的平台，其中，所述预分配的试剂包括需要在处理中使用的结合至固相结合物质的试剂。
9.根据权利要求8所述的一次性的平台，其中，所述固相结合物质是硅石。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的一次性的平台，其中，所述平台的腔室(68) 至少局部涂覆有导电聚合体。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的一次性的平台，其中，至少一个腔室可从所述平台移除。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的一次性的平台，其中，另外的腔室(56，58， 62)含有洗液或者包括缓冲溶液或水的稀释剂。
13.一种用于处理流体样品的装置，所述装置包括(i)用于根据前述权利要求中任一项所述的平台的安装部件；( )臂(10)，其能够上升和下降并包括可移除地连接到根据前述权利要求中任一项所述的平台的功能构件(50，52)上的部件，从而所述功能构件可以和该臂(10) —起上升和下降；(iii)用于移动所述平台(2)的部件(6)，使得任何腔室(58，60，62，64，66或68)或功能构件(50，52)可相对于所述臂(10)对齐；以及(iv)控制部件，该控制部件布置成使所述臂(10)和所述部件(6)自动操作以对安装在所述装置内的平台⑵上的腔室(60，64，66)内包含的样品执行流体处理操作。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述平台( 是圆形的。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，所述臂(10)以能够机械移除的方式连接至各功能构件(50，52)。
16.根据权利要求13所述的装置，其中，在所述臂(10)上设有叉部(12)，该叉部布置成与在各功能构件上设置的唇部(54)相互作用。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的装置，其中，所述臂仅能一维运动。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的装置，其中，所述装置包括用于使所述臂 (10)沿大致垂直方向上升和下降的部件00)。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的装置，该装置进一步包括用于吸引固相结合物质的部件(14)。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述部件(14)是磁体。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的装置，其中，该装置另外包括物理处理部件 (16，18)，所述物理处理部件能够实施热、声学、光、声波降解、电处理、感测或监测技术。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述物理处理部件是用于加热该装置的腔室 (60，64，66或68)的内容物的部件(16)。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述物理处理部件是用于声波降解该装置的腔室(60，64，66或68)的内容物的部件(18)。
24.根据权利要求13至23中任一项所述的装置，其中，所述控制部件设定成在核酸扩增反应之前执行样品的处理。
25.一种用于对流体样品进行处理操作的方法，所述方法包括将待处理的样品放置到根据权利要求1至12中任一项所述的平台( 上的适于接收样品的腔室(60，64或66)中， 将所述平台( 安装在根据权利要求13至M中任一项所述的装置中并致动所述控制部件以进行所述处理。
全文摘要
本发明涉及一种用于对流体样品执行处理操作的一次性的平台，所述平台包括(a)适于接收样品的腔室；(b)一个或多个另外的腔室，所述另外的腔室含有所述处理操作所需的预分配的试剂；以及(c)第一功能构件，所述第一功能构件在所述平台上被可释放地保持在适当位置，并且其中所述第一功能构件能够充当采集器，用于将样品、或者包含在样品中分析物、或试剂从一个腔室移动到另一腔室。该平台用于执行各种处理操作。还描述并要求保护可将该平台配置在其内的装置以及利用该装置执行处理的方法。
文档编号G01N35/00GK102445556SQ20111030693
公开日2012年5月9日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月21日
发明者凯文·约翰·鲍恩, 大卫·詹姆斯·斯奎勒尔, 菲利普·沃尔什 申请人:英国国防部
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